ساختار پروتئین مرموز خاک شناسایی شد

به گزارش سیناپرس اردبیل، در هر مشت خاک میلیاردها باکتری، قارچ و ویروس وجود دارد که همگی به تداوم چرخه زندگی کمک می کنند. درک چگونگی تعامل این میکروارگانیسم ها با یکدیگر به دانشمندان اجازه می دهد تا سلامت خاک، کربن خاک و چرخه مواد مغذی و حتی چگونگی تجزیه حشرات مرده را بهتر درک کنند.

ویروس های خاک دارای ژن هایی هستند که به نظر نقش متابولیکی دارند، اما برای تکثیر طبیعی ویروس ضروری نیستند. این ژن ها به عنوان ژن های متابولیک کمکی (AMGs) شناخته می شوند و پروتئین هایی را تولید می کنند که برخی از آنها آنزیم هایی با نقش های مختلف تولید می‌کنند. دانشمندان قبلاً حدس زده بودند که آیا پروتئین های AMG خاصی در فرآیندهای حیاتی خاک مانند چرخه کربن نقش دارند یا خیر.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد AMG خاک، محققان ساختار اتمی پروتئین بیان شده توسط یک AMG خاص را تعیین کردند. محققان از پرتوهای ایکس با روشنایی بالا تولید شده توسط خط پرتو تابش نور سنکروترون استانفورد استفاده کردند. اشعه ایکس به پروتئین‌های نمونه‌های کریستالی برخورد کرد و ساختار مولکولی آن‌ها و همچنین برخی از اسرار پیرامون ترکیب آنها را آشکار کرد.

AMG ها مانند بسیاری از ژن های ویروسی به تکثیر ویروس کمک نمی کنند. درعوض، آنها پروتئین های مختلفی را رمزگذاری می کنند که هر کدام عملکرد پیش بینی شده خود را دارند. AMG که بیان شد یک آنزیم فرضی بود که نقش کلیدی در نحوه پردازش خاک و چرخه کربن در بیوسفر دارد.محققان فکر می‌کنند که AMG ویروسی در این مطالعه آنزیمی را رمزگذاری می‌کند که واکنش تخریب را روی کیتین انجام می‌دهد.

کیتین پس از سلولز دومین بیوپلیمر کربن فراوان روی کره زمین است و بخشی از اسکلت بیرونی حشرات و دیواره سلولی اکثر قارچ ها است.AMG ویروسی در این مطالعه به عنوان پروتئین کیتوزاناز شناخته می شود و از تجزیه و تحلیل توالی به عنوان عضوی از خانواده گلیکوزیل هیدرولاز GH75 شناسایی شد. این پروتئین می تواند مانند یک بیلچه باغ برای خاک عمل کند. یعنی ابزاری که به آماده سازی خاک برای سبزیجات، درختان، گل ها و انواع زندگی کمک می کند.

گرفتن ساختار اتمی پروتئین کیتوزاناز به بیش از 5000 تصویر گرفته شده از نمونه های کریستالی نیاز داشت. گردآوری این تصاویر نشان داد که بخش‌هایی از ساختار پروتئین شبیه به گروه شناخته شده‌ای از آنزیم‌های متابولیزه کننده کربوهیدرات از خانواده گلیکوزیل هیدرولاز GH45 است. اسمیت گفت، با این حال، پروتئین کیتوزاناز حاوی قطعات مولکولی دیگری است که شبیه به آنچه در GH45 یا هر ساختار پروتئینی شناخته شده دیگری نیست، به این معنی است که نقش آن در چرخه خاک برای مطالعات بیشتر باز است.

تحقیقات آینده می تواند منجر به درک این موضوع شود که چرا AMG ها در وهله اول وجود دارند، زیرا آنها به تکثیر ویروس کمک نمی کنند. علاوه بر این، محققان می توانند در مورد سایر AMG های حمل شده توسط ویروس های خاک و اینکه آیا آنها نقش عملکردی در اکوسیستم خاک دارند یا خیر، اطلاعات بیشتری کسب کنند.یکی از سؤالات بزرگ ناشی از این یافته این است که چه چیزی در خاک به کربن موجود در کیتین نیاز دارد؟ پاسخ به سوالاتی از این دست به درک عمیق‌تری در مورد تعامل انبوه میکروارگانیسم‌ها در خاک، حرکت مواد مغذی و مولکول‌های ضروری و سلامت کلی خاک منجر می‌شود.

منبع: new atlas
مترجم: پریناز نصرتی